KR100362566B1 - 하드디스크드라이브장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 본체와, 상기 본체에 회전할 수 있게 설치되고 파킹영역과 데이터 영역을 가지는 하드 디스크와, 선단에 위치된 헤드와 후단에 위치된 보빈에 고정되도록 감긴 보이스 코일을 가지며 상기 본체에 피벗되어 상기 헤드가 상기 하드 디스크 위를 이동할 수 있는 액츄에이터와, 상기 본체에 고정되고 적어도 하나의 영구자석이 고정 장착된 상하 요오크를 가지며 상기 보이스 코일이 상기 상하 요오크 사이에 위치하는 하드 디스크 드라이브에 있어서, 상기 보빈의 소정 위치에 고정 설치된 자성체를 가지며, 상기 헤드가 상기 피킹영역 위에 위치할 때 상기 자성체가 상기 영구자석의 양자극 경계 부근에 위치하게 한다.

Description

하드 디스크 드라이브 장치

본 발명은 자기 디스크 드라이브에 관한 것으로, 특히 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive: 이하 "HDD"라 칭함)의 래치장치에 관한 것이다.

컴퓨터시스템의 보조기억장치로 널리 사용되고 있는 HDD는 크게 두 부분의 부품 집합으로 나누어 진다. 첫째로는 대부분의 회로부품들을 PCB(Printed Circuit Board)상에 장착한 회로부분 집합으로서 통상 PCBA(Printed Circuit BoardAssembly)라 칭한다. 둘째로는 헤드와 하드 디스크를 포함하는 대부분의 기구부품과 일부의 회로부품들을 내장한 기구부분 집합으로서 이를 통상 HDA(Head Disk Assembly)라 칭한다.

HDD에 공급되는 파워가 오프되면, 스핀들모터는 회전이 멈추게 되고 헤드는 부상력을 상실하게 된다. 이때 상기 헤드는 시스템의 제어에 의거해 예컨대, 자기디스크 내측에 마련된 파킹존(parking zone)에 자동으로 파킹된다. 헤드가 파킹존에 파킹되어 있을 때, 외부로부터 진동이나 충격이 가해지면 상기 헤드는 디스크와의 접촉된 상태에서 디스크의 데이터 존을 침범할 수 있는데, 그렇게 되면 디스크에 하드 디펙(hard defect)을 발생시키게 되어 디스크에 기록된 데이터가 손상될 수 있다. 이를 사전에 방지하기 위해, 대부분의 HDD에는 래치장치를 일반적으로 채용하고 있는 실정이다.

HDD에 채용되고 있는 래치장치의 래치방식에는 크게 마그네틱(magnetic)방식, 솔레노이드(solenoid)방식, 에러 플로우(air-flow)방식으로 구분된다. 마그네틱방식은 래치용 마그네틱에서 발생되는 자력을 이용하여 래치하는 방식이고, 솔레노이드방식 및 에러플로우방식은 스프링력이 잠금장치에 작용하도록 하여 래치하는 방식이다.

도 1은 마그네틱 래치방식의 HDA 개략적인 메카니즘 구조를 일예로 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 하드 디스크 2는 본체에 회전할 수 있게 설치되고 파킹존(parking zone) 5와 데이터 존(data zone)을 가진다. 또한 호스트컴퓨터로부터 전송된 데이터를 자기형태로 기록되며, 본체에 설치된 스핀들모터에 의해 정속 회전한다. 액츄에이터 6의 일측 선단에 부착되어 있는 헤드 4는 디스크 2가 정속 회전시 디스크 2의 면상에서 일정 높이로 부상(flying)하여 호스트 컴퓨터에서 전송된 데이터를 디스크 2상에 기록하거나 또는 디스크 2상에 기록되어 있던 데이터를 독출한다. 헤드 4를 일측선단에 부착하고 타측선단에 마그네트(magnet)에 잘붙는 철편 12가 부착되어 있는 액츄에이터 6은 피봇베어링 8에 의해 지지된다. 또한 상기 액츄에이터 6은 피봇베이링 8과 철편 12사이에 위치된 보빈(bobbin)에 고정되도록 감긴 보이스코일(Voice Coil) 10을 가진다. 상기 액츄에이터 6은 보이스코일 모터의 구동에 의거하여 피봇베어링 8을 축으로 회전하여 디스크 2의 방사상 방향(radial direction)으로 이동하게 된다. 도 1에서, 아웃터 크래쉬 스토퍼(outter crash stopper) 14는 헤드 4가 디스크 2의 외측으로 벗어나는 것을 방지하기 위해 본체(base)에 설치되며, 마그네트 16(인너 크래쉬 스토퍼라고도 함)은 HDD 비사용시 액츄에이터 6의 타측선단에 부착되어 있는 철편 12에 자력에 의해 부착됨으로써 액츄에이터 6을 고정시킨다. 도 1에서는 액츄에이터 6이 마그네트 16에 의해 래치된 상태를 보여주고 있는데, 이때 헤드 4는 파킹존 5에 파킹되어 있다.

상기한 바와 같이 종래의 마그네틱 래치방식은 별도의 마그네트(인너 크래쉬 스토퍼)를 사용하고 있음을 알 수 있다. 만약 별도의 마그네트를 사용하지 않고도 래치장치를 구성할 수 있다면 그 만큼 부품 수를 줄일 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 개선된 마그네틱 래치방식을 채용하는 하드 디스크드라이브 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 별도의 마그네트(인너 크래쉬 스토퍼) 없는 마그네트 래치방식을 채용하는 하드 디스크 드라이브 장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적에 따라, 본 발명은, 본체와, 상기 본체에 회전할 수 있게 설치되고 파킹영역과 데이터 영역을 가지는 하드 디스크와, 선단에 위치된 헤드와 후단에 위치된 보빈에 고정되도록 감긴 보이스 코일을 가지며 상기 본체에 피벗되어 상기 헤드가 상기 하드 디스크 위를 이동할 수 있는 액츄에이터와, 상기 본체에 고정되고 적어도 하나의 영구자석이 고정 장착된 상하 요오크를 가지며 상기 보이스 코일이 상기 상하 요오크 사이에 위치하는 하드 디스크 드라이브에 있어서, 상기 보빈의 소정 위치에 고정 설치된 자성체를 가지며, 상기 헤드가 상기 피킹영역 위에 위치할 때, 상기 자성체가 상기 영구자석의 양자극 경계 부근에 위치함을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브 장치이다.

도 1은 마그네틱 래치방식의 HDA 개략적인 메카니즘 구조를 일예로 도시한 도면,

도 2는 VCM의 구성요소 및 본 발명의 실시예에 따른 래치의 개략적인 구조를 보여주는 도면,

도 3은 VCM에서의 요오크 및 마그네트의 배치상태를 설명하기 위한 도면,

도 4는 본 발명의 실시예에 적용되는 VCM마그네트들의 플럭스를 설명하기 위한 도면,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 래치장치 구성도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예에서는 도 2와 같은 래치장치의 구성을 제외하고는 도 1와 같은 일예의 HDD 구성이 그대로 적용될 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 보이스코일모터(Voice Coil Motor: 이하 "VCM"이라 칭함)의 구성요소및 본 발명의 실시예에 따른 래치의 개략적인 구조를 보여주는 도면이다. HDD에서 VCM은 헤드 4를 디스크 2상의 원하는 위치로 이동시키는 일종의 모터로서, 그 구성요소는 도 2에 도시한 바와 같이, 마그네트(이하 "VCM마그네트"라 칭함) 20과 요오크(yoke) 22로 구성되는 자기회로와, 보이스코일 10으로 이루어져 있다. 자기회로중 VCM마그네트 20은 영구자석으로서 자계를 발생시키는 역할을 하고, 요오크 22는 와해된 자속을 일정한 방향으로 집중시키는 역할을 한다. 그리고 보이스코일 10은 자계속에서 전류를 받아 기전력을 발생시키는 역할을 한다.

도 2에 도시된 VCM의 구조를 보다 상세히 설명하면 하기와 같다. 요오크 22는 상부 요오크와 하부 요오크로 이루어지며, 각각의 내부면에는 영구자석인 VCM마크네트 20이 각각 부착되어 있다. 요오크 22내에는 액츄에이터 6의 후단부가 위치한다. 액츄에이터 6의 후단부에 있는 보빈에는 보이스 코일 10이 고정적으로 감겨있다.

본 발명의 실시예에서는 도 2에 도시한 바와 같이, 도 1에 도시된 액츄에이터 6의 후미단에 돌출되게 형성되어 있던 철편 12 및 마그네트로 구성된 인너 크래쉬 스톱 16이 존재하지 않는다. 그 대신 본 발명의 실시예에서는 도 2에 일예로 도시한 바와 같이, 액츄에이터 6의 후미부에 있는 보빈의 소정 위치에 철심 40을 고정 설치하고 있다. 상기 철심 40은 자성체의 일예이다. 본 발명의 실시예에서는 하기에서 보다 상세히 설명되어질 것이지만, 요오크 22의 상하부에 각각 부착된 VCM마그네트 20과, 액츄에이터 6의 후미부에 있는 보빈의 소정 위치에 고정 설치된 철심 40을 이용하여 래치장치를 구현하는 것을 특징으로 한다.

도 3은 도 2의 VCM에서의 요오크 22 및 VCM마그네트 20의 배치상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 적용되는 VCM마그네트 20의 플럭스(flux)를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, VCM의 요오크 22의 상부와 하부에는 마그네트 20a와 20b가 고정 장착되어 있다. 상기 상부 마그네트 20a, 하부 마그네트 20b는 도 4에 도시된 바와 같이 N극과 S극으로 구성되며, N극과 S극 사이에는 중성존(neutral zone)이 존재한다. 상기 중성존은 양자극 경계이다. 도 4를 참조해 보면, 중성존 30a은 VCM의 상부 마그네트 2Oa의 양자극 경계이고, 중성존 30b는 VCM의 하부 마그네트 2Ob의 양자극 경계이다. 도 4의 VCM마그네트 20에서 플럭스는, 하부 마그네트 20b의 N극에서 상부 마그네트 20a의 S극 쪽으로 발생되고, 상부 마그네트 20a의 N극에서 하부 마그네트 20b의 S극 쪽으로 발생된다. VCM의 상부 마그네트 2Oa 및 하부 마그네트 20b의 중성존 30a, 30b 사이의 갭 공간에는 갭 플럭스(gap flux)가 "0(zero)"이기 때문에, 상기 갭 공간의 부근에 자성체(철심)가 존재할 경우 상기 자성체(철심)에는 상기 중성존 30a,30b를 기준으로 좌 또는 우 방향의 자속력(flux force)이 가해질 것이다.

도 4를 참조해 자성체(철심)에 가해지는 자속에 가해지는 것을 보다 상세히 설명하면, 만약 자성체(철심)가 중성존 30a,30b를 기준으로 갭공간 좌편에 위치할 경우 상기 중성존 30a, 30b를 기준으로 좌편의 플럭스 영향을 받아 상기 자성체(철편)는 왼쪽(←)으로 움직일 것이다. 만약 자성체(철편)가 중성존 30a,30b를 기준으로 갭공간 우편에 위치할 경우 상기 중성존 30a, 30b를 기준으로 우편의 플럭스 영향을 받아 상기 자성체(철편)는 오른쪽(→)으로 움직일 것이다.

본 발명에서는 바람직한 실시예로서 도 4에 도시한 바와 같이, 요오크 22의 상부 각각에 상부마그네트 20a와 하부마그네트 20b가 각각 부착되어 있는 구조로 자성체가 움직이는 원리를 설명하였지만, 요오크 22의 상부 또는 하부중 어느 하나의 부에만 마그네트가 고정 장착되어도 본 발명의 원리가 적용될 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 실시예에서는 상기와 같은 원리를 적용하여 도 5에 도시된 바와 같은 래치장치를 구현한다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 래치장치 구성도이다.

도 5를 참조하면, 액츄에이터 6의 후미부에 존재하는 보빈의 소정 위치에 철심 40이 고정 설치되어져 있다. 상기 철심 40이 고정 설치된 위치를 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다. 액츄에이터 6이 디스크 2의 파킹존 5에 있을 경우 액츄에이터 6의 후미부에 있는 철심 40의 위치를 VCM마그네트 20의 중성존 3Oa,b에서 약간 오른쪽으로 위치하게 하면, VCM마그네트 20의 오른쪽 플럭스의 영향으로 상기 철심 40은 오른쪽(→)으로 힘을 받게 된다. 그에 따라 헤드 4가 있는 액츄에이터 6의 선단부는 왼쪽으로 밀리게 되어 파킹존 5에 계속 머물게 된다. 그러므로 철심 40의 위치는 액츄에이터 6의 후미부 중에서 상기 VCM마그네트 20의 중성존 30a,b에서 약간 오른쪽에 위치한 곳이면 된다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 철심 40이 고정 설치된 위치를, 도 5 및 도 2에 도시한 바와 같이, 액츄에이터 6의 후미부중 보이스코일 10이 감겨져 있는 보빈 내측을 일예로 들고 있다. 상기 보빈내측 부분중에서도 VCM마그네트 20의 중성존 30a,b에서 약간 오른쪽 위치에 나란한 곳으로일예로 들고 있다. 만약 상기 철심 40의 설치 위치를 VCM마그네트 20의 중성존 30a,b에서 오른쪽으로 이동시켜 설치하게 되면, 이동 설치된 위치한 거리만큼은 외부의 충격 등에 의해서 헤드 4가 쉽게 움직일 수 있게 된다. 그렇게 되면 헤드 4가 디스크 2의 파킹존 5를 벗어나 데이터 존을 침범할 수 있으므로, 철심 40의 설치 위치는 도 5에 도시된 일예와 같이 VCM마그네트 20의 중성존 30a,b에서 약간만 오른쪽 위치한 액츄에이터 6의 후미부에 존재해야 한다.

또한 상기 철심 40은 VCM마그네트 20의 중성존 30a,b에서 약간 오른쪽의 위치에 대응된 액츄에이터의 후미부의 해당 위치들중에서도 VCM마그네트 20의 자력이 가장 강하게 작용하는 VCM마그네트 20의 끝단에 일치시켜 설치하는 것이 바람직하다. 상기 철심 40은 자성체의 일예로서, 액츄에이터의 아암 제조시에 함께 상기한 위치에 삽입시킬 수 있다.

또한 본 발명의 실시예서는 헤드 4가 파킹존 5에 파킹시 스핀들모터에 부딪혀 손상될 수도 있으므로 이를 방지하기 위해서 도 5에 도시한 바와 같은 인너크래쉬 스토퍼 50을 추가적으로 구비시킬 수 있다. 상기 인너크래쉬 스토퍼 50은 종래기술에 따라 인너 크래쉬 스토퍼와는 달리 마그네트가 구비되지 않으며, 헤드 충돌 방지용으로만 사용된다.

도 5와 같은 래치장치에 의해서 파킹존 5에 래치된 헤드 4가 언래치되는 동작을 설명하면 하기와 같다. 파워가 오프되었을 경우 액츄에이터 6의 선단에 부착된 헤드 4는 파킹존 5에 위치하고 있다가, 파워가 온되면 VCM에 의해서 액츄에이터 6이 선회함에 따라 디스크 2의 데이터 존으로 나오게 된다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시예에서는 파킹존을 디스크의 내주에 위치하는 것으로 일예를 들었지만 파킹존이 외주에 위치하는 경우나 외주밖에 위치하는 경우에도 적용할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 VCM마그네트와 VCM마그네트의 중성존에서 약간 오른쪽에 위치한 곳에 대응된 액츄에이터의 후미부에 구비된 철심을 이용하여 래치장치를 구현하게 된다.

Claims (6)

1. 본체와, 상기 본체에 회전할 수 있게 설치되고 파킹영역과 데이터 영역을 가지는 하드 디스크와, 선단에 위치된 헤드와 후단에 위치된 보빈에 고정되도록 감긴 보이스 코일을 가지며 상기 본체에 피벗되어 상기 헤드가 상기 하드 디스크 위를 이동할 수 있는 액츄에이터와, 상기 본체에 고정되고 적어도 하나의 영구자석이 고정 장착된 상하 요오크를 가지며 상기 보이스 코일이 상기 상하 요오크 사이에 위치하는 하드 디스크 드라이브에 있어서,

   상기 보빈의 소정 위치에 고정 설치된 자성체를 가지며, 상기 헤드가 상기 피킹영역 위에 위치할 때, 상기 자성체가 상기 영구자석의 양자극 경계 부근에 위치함을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 양자극 경계 부근은, 상기 영구자석의 힘을 받는 상기 자성체에 의해서 상기 헤드가 디스크상의 파킹영역 방향으로 밀리도록 하는 영구자석 양자극 경계 인접위치임을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 자성체는 상기 양자극 경계 인접위치중 상기 영구자석의 자계력이 가장 강하게 작용하는 상기 영구자석의 끝단에 일치하는 보빈의 소정 위치에 고정 설치됨을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 영구자석은 상기 요오크의 상하부에 각각 부착됨을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 영구자석은 상기 요오크의 상하부중 어느 하나의 부에 부착됨을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 자성체는 철심임을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브 장치.